Spring Boot WebSocket 入门
1. 概述
相比 HTTP 协议来说,WebSocket 协议对大多数后端开发者是比较陌生的。相比来说,WebSocket 协议重点是提供了服务端主动向客户端发送数据的能力,这样我们就可以完成实时性较高的需求。例如说,聊天 IM 即使通讯功能、消息订阅服务、网页游戏等等。
同时,因为 WebSocket 使用 TCP 通信,可以避免重复创建连接,提升通信质量和效率。例如说,美团的长连接服务,具体可以看看 《美团点评移动网络优化实践》 。
友情提示:这里有个一个误区,WebSocket 相比普通的 Socket 来说,仅仅是借助 HTTP 协议完成握手,创建连接。后续的所有通信,都和 HTTP 协议无关。
看到这里,胖友一定以为艿艿又要开始哔哔 WebSocket 的概念。哈哈,我偏不~如果对这块不了的胖友,可以阅读如下两篇文章:
- 《理清 WebSocket 和 HTTP 的关系》艿艿:强烈推荐,一定要弄懂。不然,找不到对象。
- 《WebSocket 教程》
在实现提供 WebSocket 服务的项目中,一般有如下几种解决方案:
- 方案一 Spring WebSocket
- 方案二 Tomcat WebSocket
- 方案三 Netty WebSocket
目前艿艿手头有个涉及到 IM 即使通讯的项目,采用的是方案三。主要原因是,我们对 Netty 框架的实战、原理与源码,都相对熟悉一些。所以就考虑了它。并且,除了需要支持 WebSocket 协议,我们还想提供原生的 Socket 协议。
如果仅仅是仅仅提供 WebSocket 协议的支持,可以考虑采用方案一或者方案二。在使用上,两个方案是比较接近的。相比来说,方案一 Spring WebSocket 内置了对 STOMP 协议的支持。
不过呢,本文还是采用方案二 Tomcat WebSocket 来作为入门示例。咳咳咳,没有特殊的原因,主要是开始写本文之前,艿艿就花了 2 小时使用它写了一个示例。实在是有点懒,不想改。如果能重来,我要选李白,哈哈哈哈~
当然,不要慌,正如艿艿所说,方案一和方案二的实现代码,真心没啥差别。😝
在开始搭建 Tomcat WebSocket 入门示例之前,我们先来了解下 JSR-356 规范,定义了 Java 针对 WebSocket 的 API ,即 Javax WebSocket 。规范是大哥,打死不会提供实现,所以 JSR-356 也是如此。目前,主流的 Web 容器都已经提供了 JSR-356 的实现,例如说 Tomcat、Jetty、Undertow 等等。
2. Tomcat WebSocket 快速入门
示例代码对应仓库:lab-websocket-25-01 。
在本小节中,我们会使用 Tomcat WebSocket 搭建一个 WebSocket 的示例。提供如下消息的功能支持:
- 身份认证请求
- 私聊消息
- 群聊消息
考虑到让示例更加易懂,我们先做成全局有且仅有一个大的聊天室,即建立上 WebSocket 的连接,都自动动进入该聊天室。😜
下面,开始遨游 WebSocket 这个鱼塘…
2.1 引入依赖
在 pom.xml 文件中,引入相关依赖。
org.springframework.boot spring-boot-starter-parent 2.1.10.RELEASE 4.0.0 lab-25-01 org.springframework.boot spring-boot-starter-websocket com.alibaba fastjson 1.2.62
具体每个依赖的作用,胖友自己认真看下艿艿添加的所有注释噢。
2.2 WebsocketServerEndpoint
在 cn.iocoder.springboot.lab25.springwebsocket.websocket 包路径下,创建 WebsocketServerEndpoint 类,定义 Websocket 服务的端点(EndPoint)。代码如下:
// WebsocketServerEndpoint.java @Controller @ServerEndpoint(“/”) public class WebsocketServerEndpoint { private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass()); @OnOpen public void onOpen(Session session, EndpointConfig config) { logger.info(“[onOpen][session({}) 接入]”, session); } @OnMessage public void onMessage(Session session, String message) { logger.info(“[onOpen][session({}) 接收到一条消息({})]”, session, message); // 生产环境下,请设置成 debug 级别 } @OnClose public void onClose(Session session, CloseReason closeReason) { logger.info(“[onClose][session({}) 连接关闭。关闭原因是({})}]”, session, closeReason); } @OnError public void onError(Session session, Throwable throwable) { logger.info(“[onClose][session({}) 发生异常]”, session, throwable); } }
- 在类上,添加 @Controller 注解,保证创建一个 WebsocketServerEndpoint Bean 。
- 在类上,添加 JSR-356 定义的 @ServerEndpoint 注解,标记这是一个 WebSocket EndPoint ,路径为 / 。
- WebSocket 一共有四个事件,分别对应使用 JSR-356 定义的 @OnOpen、@OnMessage、@OnClose、@OnError 注解。
这是最简版的 WebsocketServerEndpoint 的代码。在下文,我们会慢慢把代码补全。
2.3 WebSocketConfiguration
在 cn.iocoder.springboot.lab24.springwebsocket.config 包路径下,创建 WebsocketServerEndpoint 配置类。代码如下:
// WebSocketConfiguration.java @Configuration // @EnableWebSocket // 无需添加该注解,因为我们并不是使用 Spring WebSocket public class WebSocketConfiguration { @Bean public ServerEndpointExporter serverEndpointExporter() { return new ServerEndpointExporter(); } }
- 在 #serverEndpointExporter() 方法中,创建 ServerEndpointExporter Bean 。该 Bean 的作用,是扫描添加有 @ServerEndpoint 注解的 Bean 。
2.4 Application
创建 Application.java 类,配置 @SpringBootApplication 注解即可。代码如下:
// Application.java @SpringBootApplication public class Application { public static void main(String[] args) { SpringApplication.run(Application.class, args); } }
执行 Application 启动该示例项目。
考虑到胖友可能不会或者不愿意写前端代码,所以我们直接使用 WEBSOCKET 在线测试工具 。测试 WebSocket 连接,如下图:
至此,最简单的一个 WebSocket 项目的骨架,我们已经搭建完成。下面,我们开始改造,把相应的逻辑补全。
2.5 消息
在 HTTP 协议中,是基于 Request/Response 请求响应的同步模型,进行交互。在 Websocket 协议中,是基于 Message 消息的异步模型,进行交互。这一点,是很大的不同的,等会看到具体的消息类,感受会更明显。
因为 WebSocket 协议,不像 HTTP 协议有 URI 可以区分不同的 API 请求操作,所以我们需要在 WebSocket 的 Message 里,增加能够标识消息类型,这里我们采用 type 字段。所以在这个示例中,我们采用的 Message 采用 JSON 格式编码,格式如下:
{ type: ““, // 消息类型 body: {} // 消息体 }
- type 字段,消息类型。通过该字段,我们知道使用哪个 MessageHandler 消息处理器。关于 MessageHandler ,我们在 「2.6 消息处理器」 中,详细解析。
- body 字段,消息体。不同的消息类型,会有不同的消息体。
- Message 采用 JSON 格式编码,主要考虑便捷性,胖友实际项目下,也可以考虑 Protobuf 等更加高效且节省流量的编码格式。
实际上,我们在 😈 该示例中,body 字段对应的 Message 相关的接口和类,实在想不到名字了。所有的 Message 们,我们都放在 cn.iocoder.springboot.lab25.springwebsocket.message 包路径下。
2.5.1 Message
创建 Message 接口,基础消息体,所有消息体都要实现该接口。代码如下:
// Message.java public interface Message { }
- 目前作为一个标记接口,未定义任何操作。
2.5.2 认证相关 Message
创建 AuthRequest 类,用户认证请求。代码如下:
// AuthRequest.java public class AuthRequest implements Message { public static final String TYPE = “AUTH_REQUEST”; /** * 认证 Token */ private String accessToken; // … 省略 set/get 方法 }
- TYPE 静态属性,消息类型为 AUTH_REQUEST 。
- accessToken 属性,认证 Token 。在 WebSocket 协议中,我们也需要认证当前连接,用户身份是什么。一般情况下,我们采用用户调用 HTTP 登录接口,登录成功后返回的访问令牌 accessToken 。这里,我们先不拓展开讲,事后胖友可以看看 《基于 Token 认证的 WebSocket 连接》 文章。
虽然说,WebSocket 协议是基于 Message 模型,进行交互。但是,这并不意味着它的操作,不需要响应结果。例如说,用户认证请求,是需要用户认证响应的。所以,我们创建 AuthResponse 类,作为用户认证响应。代码如下:
// AuthResponse.java public class AuthResponse implements Message { public static final String TYPE = “AUTH_RESPONSE”; /** * 响应状态码 */ private Integer code; /** * 响应提示 */ private String message; // … 省略 set/get 方法 }
- TYPE 静态属性,消息类型为 AUTH_REQUEST 。实际上,我们在每个 Message 实现类上,都增加了 TYPE 静态属性,作为消息类型。下面,我们就不重复赘述了。
- code 属性,响应状态码。
- message 属性,响应提示。
在本示例中,用户成功认证之后,会广播用户加入群聊的通知 Message ,使用 UserJoinNoticeRequest 。代码如下:
// UserJoinNoticeRequest.java public class UserJoinNoticeRequest implements Message { public static final String TYPE = “USER_JOIN_NOTICE_REQUEST”; /** * 昵称 */ private String nickname; // … 省略 set/get 方法 }
优化小想法
实际上,我们可以在需要使用到 Request/Response 模型的地方,将 Message 进行拓展:
- Request 抽象类,增加 requestId 字段,表示请求编号。
- Response 抽象类,增加 requestId 字段,和每一个 Request 请求映射上。同时,里面统一定义 code 和 message 属性,表示响应状态码和响应提示。
这样,在使用到同步模型的业务场景下,Message 实现类使用 Request/Reponse 作为后缀。例如说,用户认证请求、删除一个好友请求等等。
而在使用到异步模型能的业务场景下,Message 实现类还是继续 Message 作为后缀。例如说,发送一条消息,用户操作完后,无需阻塞等待结果
2.5.3 发送消息相关 Message
创建 SendToOneRequest 类,发送给指定人的私聊消息的 Message。代码如下:
// SendToOneRequest.java public class SendToOneRequest implements Message { public static final String TYPE = “SEND_TO_ONE_REQUEST”; /** * 发送给的用户 */ private String toUser; /** * 消息编号 */ private String msgId; /** * 内容 */ private String content; // … 省略 set/get 方法 }
- 每个字段,胖友自己看注释噢。
创建 SendToAllRequest 类,发送给所有人的群聊消息的 Message。代码如下:
// SendToAllRequest.java public class SendToAllRequest implements Message { public static final String TYPE = “SEND_TO_ALL_REQUEST”; /** * 消息编号 */ private String msgId; /** * 内容 */ private String content; // … 省略 set/get 方法 }
- 每个字段,胖友自己看注释噢。
在服务端接收到发送消息的请求,需要异步响应发送是否成功。所以,创建 SendResponse 类,发送消息响应结果的 Message 。代码如下:
// SendResponse.java public class SendResponse implements Message { public static final String TYPE = “SEND_RESPONSE”; /** * 消息编号 */ private String msgId; /** * 响应状态码 */ private Integer code; /** * 响应提示 */ private String message; // … 省略 set/get 方法 }
- 重点看 msgId 字段,消息编号。客户端在发送消息,通过使用 UUID 算法,生成全局唯一消息编号。这样,服务端通过 SendResponse 消息响应,通过 msgId 做映射。
在服务端接收到发送消息的请求,需要转发消息给对应的人。所以,创建 SendToUserRequest 类,发送消息给一个用户的 Message 。代码如下:
// SendResponse.java public class SendToUserRequest implements Message { public static final String TYPE = “SEND_TO_USER_REQUEST”; /** * 消息编号 */ private String msgId; /** * 内容 */ private String content; // … 省略 set/get 方法 }
- 相比 SendToOneRequest 来说,少一个 toUser 字段。因为,我们可以通过 WebSocket 连接,已经知道发送给谁了。
2.6 消息处理器
每个客户端发起的 Message 消息类型,我们会声明对应的 MessageHandler 消息处理器。这个就类似在 SpringMVC 中,每个 API 接口对应一个 Controller 的 Method 方法。
所有的 MessageHandler 们,我们都放在 cn.iocoder.springboot.lab25.springwebsocket.handler 包路径下。
2.6.1 MessageHandler
创建 MessageHandler 接口,消息处理器接口。代码如下:
// MessageHandler.java public interface MessageHandler { /** * 执行处理消息 * * @param session 会话 * @param message 消息 */ void execute(Session session, T message); /** * @return 消息类型,即每个 Message 实现类上的 TYPE 静态字段 */ String getType(); }
- 定义了泛型 ,需要是 Message 的实现类。
- 定义的两个接口方法,胖友自己看下注释哈。
2.6.2 AuthMessageHandler
创建 AuthMessageHandler 类,处理 AuthRequest 消息。代码如下:
// AuthMessageHandler.java @Component public class AuthMessageHandler implements MessageHandler { @Override public void execute(Session session, AuthRequest message) { // 如果未传递 accessToken if (StringUtils.isEmpty(message.getAccessToken())) { WebSocketUtil.send(session, AuthResponse.TYPE, new AuthResponse().setCode(1).setMessage(“认证 accessToken 未传入”)); return; } // 添加到 WebSocketUtil 中 WebSocketUtil.addSession(session, message.getAccessToken()); // 考虑到代码简化,我们先直接使用 accessToken 作为 User // 判断是否认证成功。这里,假装直接成功 WebSocketUtil.send(session, AuthResponse.TYPE, new AuthResponse().setCode(0)); // 通知所有人,某个人加入了。这个是可选逻辑,仅仅是为了演示 WebSocketUtil.broadcast(UserJoinNoticeRequest.TYPE, new UserJoinNoticeRequest().setNickname(message.getAccessToken())); // 考虑到代码简化,我们先直接使用 accessToken 作为 User } @Override public String getType() { return AuthRequest.TYPE; } }
- 代码比较简单,胖友跟着代码读读即可。
- 关于 WebSocketUtil 类,我们在 「2.7 WebSocketUtil」 中来看看。
2.6.3 SendToOneRequest
创建 SendToOneHandler 类,处理 SendToOneRequest 消息。代码如下:
// SendToOneRequest.java @Component public class SendToOneHandler implements MessageHandler { @Override public void execute(Session session, SendToOneRequest message) { // 这里,假装直接成功 SendResponse sendResponse = new SendResponse().setMsgId(message.getMsgId()).setCode(0); WebSocketUtil.send(session, SendResponse.TYPE, sendResponse); // 创建转发的消息 SendToUserRequest sendToUserRequest = new SendToUserRequest().setMsgId(message.getMsgId()) .setContent(message.getContent()); // 广播发送 WebSocketUtil.send(message.getToUser(), SendToUserRequest.TYPE, sendToUserRequest); } @Override public String getType() { return SendToOneRequest.TYPE; } }
- 代码比较简单,胖友跟着代码读读即可。
2.6.4 SendToAllHandler
创建 SendToAllHandler 类,处理 SendToAllRequest 消息。代码如下:
// SendToAllRequest.java @Component public class SendToAllHandler implements MessageHandler { @Override public void execute(Session session, SendToAllRequest message) { // 这里,假装直接成功 SendResponse sendResponse = new SendResponse().setMsgId(message.getMsgId()).setCode(0); WebSocketUtil.send(session, SendResponse.TYPE, sendResponse); // 创建转发的消息 SendToUserRequest sendToUserRequest = new SendToUserRequest().setMsgId(message.getMsgId()) .setContent(message.getContent()); // 广播发送 WebSocketUtil.broadcast(SendToUserRequest.TYPE, sendToUserRequest); } @Override public String getType() { return SendToAllRequest.TYPE; } }
- 代码比较简单,胖友跟着代码读读即可。
2.7 WebSocketUtil
在 cn.iocoder.springboot.lab25.springwebsocket.util 包路径下,创建 WebSocketUtil 工具类,主要提供两方面的功能:
- Session 会话的管理
- 多种发送消息的方式
整体代码比较简单,胖友自己瞅瞅哟。代码如下:
// WebSocketUtil.java public class WebSocketUtil { private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(WebSocketUtil.class); // ========== 会话相关 ========== /** * Session 与用户的映射 */ private static final Map<Session, String> SESSION_USER_MAP = new ConcurrentHashMap<>(); /** * 用户与 Session 的映射 */ private static final Map<String, Session> USER_SESSION_MAP = new ConcurrentHashMap<>(); /** * 添加 Session 。在这个方法中,会添加用户和 Session 之间的映射 * * @param session Session * @param user 用户 */ public static void addSession(Session session, String user) { // 更新 USER_SESSION_MAP USER_SESSION_MAP.put(user, session); // 更新 SESSION_USER_MAP SESSION_USER_MAP.put(session, user); } /** * 移除 Session 。 * * @param session Session */ public static void removeSession(Session session) { // 从 SESSION_USER_MAP 中移除 String user = SESSION_USER_MAP.remove(session); // 从 USER_SESSION_MAP 中移除 if (user != null && user.length() > 0) { USER_SESSION_MAP.remove(user); } } // ========== 消息相关 ========== /** * 广播发送消息给所有在线用户 * * @param type 消息类型 * @param message 消息体 * @param 消息类型 */ public static void broadcast(String type, T message) { // 创建消息 String messageText = buildTextMessage(type, message); // 遍历 SESSION_USER_MAP ,进行逐个发送 for (Session session : SESSION_USER_MAP.keySet()) { sendTextMessage(session, messageText); } } /** * 发送消息给单个用户的 Session * * @param session Session * @param type 消息类型 * @param message 消息体 * @param 消息类型 */ public static void send(Session session, String type, T message) { // 创建消息 String messageText = buildTextMessage(type, message); // 遍历给单个 Session ,进行逐个发送 sendTextMessage(session, messageText); } /** * 发送消息给指定用户 * * @param user 指定用户 * @param type 消息类型 * @param message 消息体 * @param 消息类型 * @return 发送是否成功你那个 */ public static boolean send(String user, String type, T message) { // 获得用户对应的 Session Session session = USER_SESSION_MAP.get(user); if (session == null) { LOGGER.error(“[send][user({}) 不存在对应的 session]”, user); return false; } // 发送消息 send(session, type, message); return true; } /** * 构建完整的消息 * * @param type 消息类型 * @param message 消息体 * @param 消息类型 * @return 消息 */ private static String buildTextMessage(String type, T message) { JSONObject messageObject = new JSONObject(); messageObject.put(“type”, type); messageObject.put(“body”, message); return messageObject.toString(); } /** * 真正发送消息 * * @param session Session * @param messageText 消息 */ private static void sendTextMessage(Session session, String messageText) { if (session == null) { LOGGER.error(“[sendTextMessage][session 为 null]”); return; } RemoteEndpoint.Basic basic = session.getBasicRemote(); if (basic == null) { LOGGER.error(“[sendTextMessage][session 的 为 null]”); return; } try { basic.sendText(messageText); } catch (IOException e) { LOGGER.error(“[sendTextMessage][session({}) 发送消息{}) 发生异常”, session, messageText, e); } } }
2.8 完善 WebsocketServerEndpoint
在本小节,我们会修改 WebsocketServerEndpoint 的代码,完善其功能。
2.8.1 初始化 MessageHandler 集合
实现 InitializingBean 接口,在 #afterPropertiesSet() 方法中,扫描所有 MessageHandler Bean ,添加到 MessageHandler 集合中。代码如下:
// WebsocketServerEndpoint.java /** * 消息类型与 MessageHandler 的映射 * * 注意,这里设置成静态变量。虽然说 WebsocketServerEndpoint 是单例,但是 Spring Boot 还是会为每个 WebSocket 创建一个 WebsocketServerEndpoint Bean 。 */ private static final Map<String, MessageHandler> HANDLERS = new HashMap<>(); @Autowired private ApplicationContext applicationContext; @Override public void afterPropertiesSet() throws Exception { // 通过 ApplicationContext 获得所有 MessageHandler Bean applicationContext.getBeansOfType(MessageHandler.class).values() // 获得所有 MessageHandler Bean .forEach(messageHandler -> HANDLERS.put(messageHandler.getType(), messageHandler)); // 添加到 handlers 中 logger.info(“[afterPropertiesSet][消息处理器数量:{}]”, HANDLERS.size()); }
通过这样的方式,可以避免手动配置 MessageHandler 与消息类型的映射。
2.8.2 onOpen
重新实现 #onOpen(Session session, EndpointConfig config) 方法,实现连接时,使用 accessToken 参数进行用户认证。代码如下:
// WebsocketServerEndpoint.java @OnOpen public void onOpen(Session session, EndpointConfig config) { logger.info(“[onOpen][session({}) 接入]”, session); // <1> 解析 accessToken List accessTokenValues = session.getRequestParameterMap().get(“accessToken”); String accessToken = !CollectionUtils.isEmpty(accessTokenValues) ? accessTokenValues.get(0) : null; // <2> 创建 AuthRequest 消息类型 AuthRequest authRequest = new AuthRequest().setAccessToken(accessToken); // <3> 获得消息处理器 MessageHandler messageHandler = HANDLERS.get(AuthRequest.TYPE); if (messageHandler == null) { logger.error(“[onOpen][认证消息类型,不存在消息处理器]”); return; } messageHandler.execute(session, authRequest); }
- <1> 处,解析 ws:// 地址上的 accessToken 的请求参。例如说:ws://127.0.0.1:8080?accessToken=芋艿 。
- <2> 处,创建 AuthRequest 消息类型,并设置 accessToken 属性。
- <3> 处,获得 AuthRequest 消息类型对应的 MessageHandler 消息处理器,然后调用 MessageHandler#execute(session, message) 方法,执行处理用户认证请求。
打开三个浏览器创建,分别设置服务地址如下:
- ws://127.0.0.1:8080/?accessToken=芋艿
- ws://127.0.0.1:8080/?accessToken=番茄
- ws://127.0.0.1:8080/?accessToken=土豆
然后,逐个点击「开启连接」按钮,进行 WebSocket 连接。最终效果如下图:
- 在红圈中,可以看到 AuthResponse 的消息。
- 在黄圈中,可以看到 UserJoinNoticeRequest 的消息。
2.8.3 onMessage
重新实现 #onMessage(Session session, String message) 方法,实现不同的消息,转发给不同的 MessageHandler 消息处理器。代码如下:
// WebsocketServerEndpoint.java @OnMessage public void onMessage(Session session, String message) { logger.info(“[onOpen][session({}) 接收到一条消息({})]”, session, message); // 生产环境下,请设置成 debug 级别 try { // <1> 获得消息类型 JSONObject jsonMessage = JSON.parseObject(message); String messageType = jsonMessage.getString(“type”); // <2> 获得消息处理器 MessageHandler messageHandler = HANDLERS.get(messageType); if (messageHandler == null) { logger.error(“[onMessage][消息类型({}) 不存在消息处理器]”, messageType); return; } // <3> 解析消息 Class<? extends Message> messageClass = this.getMessageClass(messageHandler); // <4> 处理消息 Message messageObj = JSON.parseObject(jsonMessage.getString(“body”), messageClass); messageHandler.execute(session, messageObj); } catch (Throwable throwable) { logger.info(“[onMessage][session({}) message({}) 发生异常]”, session, throwable); } }
- <1> 处,获得消息类型,从 “type” 字段中。
- <2> 处,获得消息类型对应的 MessageHandler 消息处理器。
- <3> 处,调用 #getMessageClass(MessageHandler handler) 方法,通过 MessageHandler 中,通过解析其类上的泛型,获得消息类型对应的 Class 类。代码如下:
| // WebsocketServerEndpoint.java private Class<? extends Message> getMessageClass(MessageHandler handler) { // 获得 Bean 对应的 Class 类名。因为有可能被 AOP 代理过。 Class<?> targetClass = AopProxyUtils.ultimateTargetClass(handler); // 获得接口的 Type 数组 Type[] interfaces = targetClass.getGenericInterfaces(); Class<?> superclass = targetClass.getSuperclass(); while ((Objects.isNull(interfaces) | 0 == interfaces.length) && Objects.nonNull(superclass)) { // 此处,是以父类的接口为准 interfaces = superclass.getGenericInterfaces(); superclass = targetClass.getSuperclass(); } if (Objects.nonNull(interfaces)) { // 遍历 interfaces 数组 for (Type type : interfaces) { // 要求 type 是泛型参数 if (type instanceof ParameterizedType) { ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) type; // 要求是 MessageHandler 接口 if (Objects.equals(parameterizedType.getRawType(), MessageHandler.class)) { Type[] actualTypeArguments = parameterizedType.getActualTypeArguments(); // 取首个元素 if (Objects.nonNull(actualTypeArguments) && actualTypeArguments.length > 0) { return (Class) actualTypeArguments[0]; } else { throw new IllegalStateException(String.format(“类型(%s) 获得不到消息类型”, handler)); } } } } } throw new IllegalStateException(String.format(“类型(%s) 获得不到消息类型”, handler)); } |
```plain text
- 这是参考 rocketmq-spring 项目的 DefaultRocketMQListenerContainer#getMessageType() 方法,进行略微修改。
如果胖友对 Java 的泛型机制没有做过一点了解,可能略微有点硬核。可以先暂时跳过,知道意图即可。 ```
- <4> 处,调用 MessageHandler#execute(session, message) 方法,执行处理请求。
- 另外,这里增加了 try-catch 代码,避免整个执行的过程中,发生异常。如果在 onMessage 事件的处理中,发生异常,该消息对应的 Session 会话会被自动关闭。显然,这个不符合我们的要求。例如说,在 MessageHandler 处理消息的过程中,发生一些异常是无法避免的。
继续基于上述创建的三个浏览器,我们先点击「清空消息」按钮,清空下消息,打扫下上次测试展示出来的接收得到的 Message 。当然,WebSocket 的连接,不需要去断开。
在第一个浏览器中,分别发送两种聊天消息:
- 一条 SendToOneRequest 私聊消息
{ type: “SEND_TO_ONE_REQUEST”, body: { toUser: “番茄”, msgId: “eaef4a3c-35dd-46ee-b548-f9c4eb6396fe”, content: “我是一条单聊消息” } }
- 一条 SendToAllHandler 群聊消息:
{ type: “SEND_TO_ALL_REQUEST”, body: { msgId: “838e97e1-6ae9-40f9-99c3-f7127ed64747”, content: “我是一条群聊消息” } }
最终结果如下图:
- 在红圈中,可以看到一条 SendToUserRequest 的消息,仅有第二个浏览器(番茄)收到。
- 在黄圈中,可以看到三条 SendToUserRequest 的消息,所有浏览器都收到。
2.8.4 onClose
重新实现 #onClose(Session session, CloseReason closeReason) 方法,实现移除关闭的 Session 。代码如下:
// WebsocketServerEndpoint.java @OnClose public void onClose(Session session, CloseReason closeReason) { logger.info(“[onClose][session({}) 连接关闭。关闭原因是({})}]”, session, closeReason); WebSocketUtil.removeSession(session); }
2.8.5 onError
#onError(Session session, Throwable throwable) 方法,保持不变。代码如下:
// WebsocketServerEndpoint.java @OnError public void onError(Session session, Throwable throwable) { logger.info(“[onClose][session({}) 发生异常]”, session, throwable); }
3. Spring WebSocket 快速入门
示例代码对应仓库:lab-websocket-25-02 。
仔细一个捉摸,艿躯一震,还是提供一个 Spring WebSocket 快速入门的示例。
在 「Tomcat WebSocket 快速入门」 的 lab-websocket-25-01 示例的基础上,我们复制出 lab-websocket-25-02 项目,进行改造。
3.1 WebSocketUtil
因为 Tomcat WebSocket 使用的是 Session 作为会话,而 Spring WebSocket 使用的是 WebSocketSession 作为会话,导致我们需要略微修改下 WebSocketUtil 工具类。改动非常略微,胖友点击 WebSocketUtil 查看下,秒懂的噢。 主要有两点:
- 将所有使用 Session 类的地方,调整成 WebSocketSession 类。
- 将发送消息,从 Session 修改成 WebSocketSession 。
3.2 消息处理器
将 cn.iocoder.springboot.lab25.springwebsocket.handler 包路径下的消息处理器们,使用到 Session 类的地方,调整成 WebSocketSession 类。
3.3 DemoWebSocketShakeInterceptor
在 cn.iocoder.springboot.lab25.springwebsocket.websocket 包路径下,创建 DemoWebSocketShakeInterceptor 拦截器。因为 WebSocketSession 无法获得 ws 地址上的请求参数,所以只好通过该拦截器,获得 accessToken 请求参数,设置到 attributes 中。代码如下:
// DemoWebSocketShakeInterceptor.java public class DemoWebSocketShakeInterceptor extends HttpSessionHandshakeInterceptor { @Override // 拦截 Handshake 事件 public boolean beforeHandshake(ServerHttpRequest request, ServerHttpResponse response, WebSocketHandler wsHandler, Map<String, Object> attributes) throws Exception { // 获得 accessToken if (request instanceof ServletServerHttpRequest) { ServletServerHttpRequest serverRequest = (ServletServerHttpRequest) request; attributes.put(“accessToken”, serverRequest.getServletRequest().getParameter(“accessToken”)); } // 调用父方法,继续执行逻辑 return super.beforeHandshake(request, response, wsHandler, attributes); } }
3.4 DemoWebSocketHandler
在 cn.iocoder.springboot.lab25.springwebsocket.websocket 包路径下,创建 DemoWebSocketHandler 处理器。该处理器参考 「2.8 完善 WebsocketServerEndpoint」 小节,编写它的代码。代码如下:
| // DemoWebSocketHandler.java public class DemoWebSocketHandler extends TextWebSocketHandler implements InitializingBean { private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass()); /** * 消息类型与 MessageHandler 的映射 * * 无需设置成静态变量 */ private final Map<String, MessageHandler> HANDLERS = new HashMap<>(); @Autowired private ApplicationContext applicationContext; @Override // 对应 open 事件 public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception { logger.info(“[afterConnectionEstablished][session({}) 接入]”, session); // 解析 accessToken String accessToken = (String) session.getAttributes().get(“accessToken”); // 创建 AuthRequest 消息类型 AuthRequest authRequest = new AuthRequest().setAccessToken(accessToken); // 获得消息处理器 MessageHandler messageHandler = HANDLERS.get(AuthRequest.TYPE); if (messageHandler == null) { logger.error(“[onOpen][认证消息类型,不存在消息处理器]”); return; } messageHandler.execute(session, authRequest); } @Override // 对应 message 事件 public void handleTextMessage(WebSocketSession session, TextMessage textMessage) throws Exception { logger.info(“[handleMessage][session({}) 接收到一条消息({})]”, session, textMessage); // 生产环境下,请设置成 debug 级别 try { // 获得消息类型 JSONObject jsonMessage = JSON.parseObject(textMessage.getPayload()); String messageType = jsonMessage.getString(“type”); // 获得消息处理器 MessageHandler messageHandler = HANDLERS.get(messageType); if (messageHandler == null) { logger.error(“[onMessage][消息类型({}) 不存在消息处理器]”, messageType); return; } // 解析消息 Class<? extends Message> messageClass = this.getMessageClass(messageHandler); // 处理消息 Message messageObj = JSON.parseObject(jsonMessage.getString(“body”), messageClass); messageHandler.execute(session, messageObj); } catch (Throwable throwable) { logger.info(“[onMessage][session({}) message({}) 发生异常]”, session, throwable); } } @Override // 对应 close 事件 public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus status) throws Exception { logger.info(“[afterConnectionClosed][session({}) 连接关闭。关闭原因是({})}]”, session, status); WebSocketUtil.removeSession(session); } @Override // 对应 error 事件 public void handleTransportError(WebSocketSession session, Throwable exception) throws Exception { logger.info(“[handleTransportError][session({}) 发生异常]”, session, exception); } @Override public void afterPropertiesSet() throws Exception { // 通过 ApplicationContext 获得所有 MessageHandler Bean applicationContext.getBeansOfType(MessageHandler.class).values() // 获得所有 MessageHandler Bean .forEach(messageHandler -> HANDLERS.put(messageHandler.getType(), messageHandler)); // 添加到 handlers 中 logger.info(“[afterPropertiesSet][消息处理器数量:{}]”, HANDLERS.size()); } private Class<? extends Message> getMessageClass(MessageHandler handler) { // 获得 Bean 对应的 Class 类名。因为有可能被 AOP 代理过。 Class<?> targetClass = AopProxyUtils.ultimateTargetClass(handler); // 获得接口的 Type 数组 Type[] interfaces = targetClass.getGenericInterfaces(); Class<?> superclass = targetClass.getSuperclass(); while ((Objects.isNull(interfaces) | 0 == interfaces.length) && Objects.nonNull(superclass)) { // 此处,是以父类的接口为准 interfaces = superclass.getGenericInterfaces(); superclass = targetClass.getSuperclass(); } if (Objects.nonNull(interfaces)) { // 遍历 interfaces 数组 for (Type type : interfaces) { // 要求 type 是泛型参数 if (type instanceof ParameterizedType) { ParameterizedType parameterizedType = (ParameterizedType) type; // 要求是 MessageHandler 接口 if (Objects.equals(parameterizedType.getRawType(), MessageHandler.class)) { Type[] actualTypeArguments = parameterizedType.getActualTypeArguments(); // 取首个元素 if (Objects.nonNull(actualTypeArguments) && actualTypeArguments.length > 0) { return (Class) actualTypeArguments[0]; } else { throw new IllegalStateException(String.format(“类型(%s) 获得不到消息类型”, handler)); } } } } } throw new IllegalStateException(String.format(“类型(%s) 获得不到消息类型”, handler)); } } |
代码及其相似,胖友简单撸下即可。
3.5 WebSocketConfiguration
修改 WebSocketConfiguration 配置类,代码如下:
// WebSocketConfiguration.java @Configuration @EnableWebSocket // 开启 Spring WebSocket public class WebSocketConfiguration implements WebSocketConfigurer { @Override public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) { registry.addHandler(this.webSocketHandler(), “/”) // 配置处理器 .addInterceptors(new DemoWebSocketShakeInterceptor()) // 配置拦截器 .setAllowedOrigins(“*“); // 解决跨域问题 } @Bean public DemoWebSocketHandler webSocketHandler() { return new DemoWebSocketHandler(); } @Bean public DemoWebSocketShakeInterceptor webSocketShakeInterceptor() { return new DemoWebSocketShakeInterceptor(); } }
- 在类上,添加 @EnableWebSocket 注解,开启 Spring WebSocket 功能。
- 实现 WebSocketConfigurer 接口,自定义 WebSocket 的配置。具体的,胖友可以看看 #registerWebSocketHandlers(registry) 方法,配置 WebSocket 处理器、拦截器,以及允许跨域。
至此,我们已经完成 Spring WebSocket 的示例。后面,我们执行 Application 来启动项目。具体的测试,这里艿艿就不重复了,胖友可以自己使用 WEBSOCKET 在线测试工具 来测试下。
666. 彩蛋
虽然说,WebSocket 协议已经在主流的浏览器上,得到非常好的支持,但是总有一些“异类”,是不兼容的。所以就诞生了 SockJS 库。关于它的介绍与使用,胖友可以看看 《SockJS 简单介绍》 文章。
在上述的提供的 Tomcat WebSocket 和 Spring WebSocket 示例中,我们相当于在 WebSocket 实现了自定义的子协议,就是基于 type + body 的消息结构。而 Spring WebSocket 内置了对 STOMP 的支持,关于这块的示例,艿艿暂时没有提供,主要是自己也不想写前端代码,哈哈哈哈。感兴趣的胖友,可以自己看如下的文章:
- 《Spring Boot 系列十六 WebSocket 简介和 Spring Boot 集成简单消息代理》
- 《Spring Boot 系列 - 集成 WebSocket 实时通信》
- 《WebSocket 与 STOMP 的比较及使用步骤》
实际场景下,我们在使用 WebSocket 还是原生 Socket 也好,都需要考虑,如何保证消息一定送达给用户?
大家肯定能够想到的是,如果用户不处于在线的时候,消息持久化到 MySQL、MongoDB 等等数据库中。这个是正确,且是必须要做的。
我们在一起考虑下边界场景,客户端网络环境较差,特别是在移动端场景下,出现网络闪断,可能会出现连接实际已经断开,而服务端以为客户端处于在线的情况。此时,服务端会将消息发给客户端,那么消息实际就发送到“空气”中,产生丢失的情况。要解决这种情况下的问题,需要引入客户端的 ACK 消息机制。目前,主流的有两种做法。
第一种,基于每一条消息编号 ACK 。整体流程如下:
- 无论客户端是否在线,服务端都先把接收到的消息持久化到数据库中。如果客户端此时在线,服务端将完整消息推送给客户端。
- 客户端在接收到消息之后,发送 ACK 消息编号给服务端,告知已经收到该消息。服务端在收到 ACK 消息编号的时候,标记该消息已经发送成功。
- 服务端定时轮询,在线的客户端,是否有超过 N 秒未 ACK 的消息。如果有,则重新发送消息给对应的客户端。
这种方案,因为客户端逐条 ACK 消息编号,所以会导致客户端和服务端交互次数过多。当然,客户端可以异步批量 ACK 多条消息,从而减少次数。
不过因为服务端仍然需要定时轮询,也会导致服务端压力较大。所以,这种方案基本已经不采用了。
第二种,基于滑动窗口 ACK 。整体流程如下:
- 无论客户端是否在线,服务端都先把接收到的消息持久化到数据库中。如果客户端此时在线,服务端将消息编号推送给客户端。
- 客户端在接收到消息编号之后,和本地的消息编号进行比对。如果比本地的小,说明该消息已经收到,忽略不处理;如果比本地的大,使用本地的消息编号,向服务端拉取大于本地的消息编号的消息列表,即增量消息列表。拉取完成后,更新消息列表中最大的消息编号为新的本地的消息编号。
- 服务端在收到客户端拉取增量的消息列表时,将请求的编号记录到数据库中,用于知道客户端此时本地的最新消息编号。
- 考虑到服务端将消息编号推送给客户端,也会存在丢失的情况,所以客户端会每 N 秒定时向服务端拉取大于本地的消息编号的消息列表。
这种方式,在业务被称为推拉结合的方案,在分布式消息队列、配置中心、注册中心实现实时的数据同步,经常被采用。
并且,采用这种方案的情况下,客户端和服务端不一定需要使用长连接,也可以使用长轮询所替代。客户端发送带有消息版本号的 HTTP 请求到服务端。
- 如果服务端已有比客户端新的消息编号,则直接返回增量的消息列表。
- 如果服务端没有比客户端新的消息编号,则 HOLD 住请求,直到有新的消息列表可以返回,或者 HTTP 请求超时。
- 客户端在收到 HTTP 请求超时时,立即又重新发起带有消息版本号的 HTTP 请求到服务端。如此反复循环,通过消息编号作为增量标识,达到实时获取消息的目的。
如果胖友对这块感兴趣,可以看看 《IM 消息送达保证机制实现》 文章。毕竟,艿艿这里写的有点简略哈~


